光纖光柵傳感器系統(tǒng)上位機軟件設(shè)計課程設(shè)計論文(編輯修改稿)
2025-07-19 08:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 溫漂和零漂等非線性特性，實際使用中透射波長會漂移，導(dǎo)致波長與驅(qū)動電壓不能一一對應(yīng)。即便加入?yún)⒖脊鈻抨嚵泻蜆藴示哌M行校準，解調(diào)精度依然很受影響。目前MOI公司已很好地解決了FP腔漂移這一難題。如圖所示，該方法中，來自寬帶光源的光注入光柵，反射光通過環(huán)形器射入到一不等臂長的馬赫曾德干涉儀中。此時入射到干涉儀中的反射光成為一可調(diào)諧光源。非平衡馬赫曾德干涉儀把FBG反射波長的偏移轉(zhuǎn)化為干涉儀輸出端相位的變化，從而實現(xiàn)光柵光譜的識別。當光柵反射波長變化Δλsinωt時，輸出相位變化為： 式中nd為馬赫曾德干涉儀的光程差，λ為光柵中心波長（圖5） （馬赫曾德干涉儀解調(diào)原理圖）該方法的優(yōu)點是分辨率高，但因無法消除溫度變化導(dǎo)致的干涉儀相位漂移，目前只適用于動態(tài)檢測如應(yīng)變量的檢測。 對光纖布拉格光柵波長檢測最直接，最簡單，最經(jīng)典的方法是采用光譜儀或單色儀檢測。寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)傳感光柵反射后進入光譜儀，通過光譜儀直接觀察傳感光柵反射的特性變化，在經(jīng)過計算獲得被檢測物理量的信息。圖所示為光譜儀解調(diào)系統(tǒng)。這種方法結(jié)構(gòu)簡單，便于使用，常用在實驗室的科研工作，但具有在高分辨率的光譜儀體積較大，價格較高，防振性差，因此也不利于在野外現(xiàn)場檢測，而且它不能直接獲得物理量的大小，也不方便對數(shù)據(jù)進行記錄和存儲。（圖6）五、labview語言簡介 LabVIEW基本概念LabVIEW 全稱是 Laboratory Virtuallnstrument Engineering Workbench,是美國NI公司推出的應(yīng)用于工業(yè)測量測試的系統(tǒng)化的設(shè)計平臺和可視化的編程語言開發(fā)環(huán)境,是目前國際上唯一的編譯型圖形化軟件開發(fā)平臺[41]。LabVIEW用圖標、連線和框圖代替?zhèn)鹘y(tǒng)語言的文本行程序編碼,除了編程方式不同之外,LabVIEW具備語言的所有特性,是一種圖形化的編程語言,因此又被稱為G語言(Graphical Programming Language,圖形化編程語言)。其圖形化語言在編譯時嚴格執(zhí)行,并要求在運行前或保存時翻譯成機器可執(zhí)行代碼[42]。LabVIEW的主要應(yīng)用領(lǐng)域是儀器控制、模擬仿真、數(shù)據(jù)釆集、工業(yè)自動化等,在功能完整性和應(yīng)用靈活性上不遜于其他任何高級語言,并擁有適用于Windows、Linux、Unix、Mac OS等操作系統(tǒng)的軟件幵發(fā)版本,其最新版本是LabVIEW 2011。 LabVIEW 提供用于與 GPIB、RS232/48PCI、VXI、PXI、USB 等各種儀器通信的絕大多數(shù)功能函數(shù),它們在LabVIEW中都以圖形化節(jié)點的形式存在。其32位的編譯器可以生成32位的編譯程序,保證用戶數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析程序的高速執(zhí)行；提供包括DDE (Dynamic Data Exchange,動態(tài)數(shù)據(jù)交換)、DLL(Dynamic Link Library,動態(tài)鏈接庫)、ActiveX在內(nèi)的大量與外部軟件或程序代碼進行連接的模塊,提供CIN (Code Interface Node,代碼接口節(jié)點)使得用戶可以使用由C或C++語言編譯的代碼程序。支持Data Socket協(xié)議、TCP/UDP協(xié)議等,使得其可以自由與外部通信。此外,LabVIEW還提供常用的程序調(diào)試工具,具有數(shù)據(jù)探針、斷點設(shè)置、單步調(diào)試和動態(tài)顯示執(zhí)行流程等功能,使用戶能夠清楚的觀察數(shù)據(jù)傳遞過程中的細節(jié),讓程序的幵發(fā)與調(diào)試更加便捷。 LabVIEW的運行機制己經(jīng)不屬于傳統(tǒng)的基于存儲程序控制原理的馮?諾伊曼計算機體系結(jié)構(gòu)了。從本質(zhì)上講,它是一種基于數(shù)據(jù)流模式的圖形控制流結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)流語言的特點是其每個節(jié)點在執(zhí)行之前需要提供其輸入端口的所有數(shù)據(jù),這樣,LabVIEW由連接各個方框圖的數(shù)據(jù)流連線控制程序的執(zhí)行順序,而不像傳統(tǒng)語言編寫的程序在執(zhí)行時受到文本行順序的約束。LabVIEW允許用戶在同一個后臺程序界面上擁有多個不同節(jié)點,而這些節(jié)點可以并行執(zhí)行。因此,LabVIEW可以通過相互連接的方框圖快速高效的開發(fā)應(yīng)用程序,縮短程序的幵發(fā)周期。 使用LabVIEW開發(fā)平臺編寫的程序稱為虛擬儀器程序,簡稱vi。完整的vi包括三個部分:程序前面板(如圖32左)、框圖程序(如圖32右)和圖標/連接器。程序前面板用于設(shè)置程序的輸入輸出,其中輸入量被稱為控制,而輸出量被稱為顯示。控制和顯示分別以不同類型的圖標出現(xiàn)在前面板上,如按鈕、指示燈、旋鈕、圖表、表格等,通過模擬真實儀器的界面情況使得用戶更易于上手操作。每一個程序前面板都對應(yīng)著一段框圖程序。框圖程序是用LabVIEW圖形化語言編寫,相當于利用傳統(tǒng)語言所寫的源代碼?？驁D程序由端口、圖標和連線構(gòu)成,其中端口是用來控制程序前面板和顯示傳遞數(shù)據(jù),圖標是結(jié)構(gòu)化程序的控制命令,連線代表程序執(zhí)行過程中的數(shù)據(jù)流,不同顏色、粗細的連線代表不同的數(shù)據(jù)類型。圖標/連接器是其它vi調(diào)用該子vi的接口。圖標是子vi在其他程序框圖中被調(diào)用的節(jié)點表現(xiàn)形式。而連接器則表示節(jié)點數(shù)據(jù)的輸入/輸出口,就像函數(shù)的參數(shù)。（圖7）LabVIEW的強大歸因于它的層次化結(jié)構(gòu),用戶可以自行創(chuàng)建vi程序當作自己的了程序,子程序又可以調(diào)用其他的子程序,層層調(diào)用以創(chuàng)建更復(fù)雜的程序,而labv—iew對調(diào)用的層級并無限制。此外,LabVIEW通過一種RunTime Engine的機制保證創(chuàng)建的程序可以在沒有安裝LabVIEW的環(huán)境下跨平臺運行。 LabVIEW軟件開發(fā)流程 (1)系統(tǒng)定義階段在系統(tǒng)幵始設(shè)計之初由系統(tǒng)幵發(fā)方與需求方共同討論
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